Lampa LED Cube: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Ta lampa jest produktem ubocznym projektu zegara 172 pikselowego, który stworzyłem. Doszło do tego, gdy testowałem ciąg diod LED, mój partner widział je i podobał mu się ich wygląd. Skończyłem zegar i zacząłem ten projekt. To był dość powolny projekt, w międzyczasie wydarzyły się inne rzeczy, które pozwoliły mu ewoluować z biegiem czasu.

Oryginalna koncepcja miała nieco ponad metr długości, używała 3 przycisków i potencjometru do sterowania. Przekształciło się to w mniejszą, ale podobną konstrukcję, wykorzystującą pojedynczy enkoder obrotowy. Potem nadszedł sezon świąteczny i pożyczyłem niektóre koncepcje sterowania dla sterowanych świątecznych świateł ATTiny 85. W końcu mamy to; Urocza kostka 50 mm z kontrolką wrażliwą na jeden dotyk.

Łatwo byłoby po prostu kupić tani kontroler LED z serwisu eBay, włożyć go do pudełka i nazwać gotowym. Chciałem jednak czegoś, co nie wymagałoby konfiguracji ani parowania i pozwoliłoby mi decydować, jak zachowują się diody LED. Jasne, że nie mogę zmienić światła z wygodnej sofy, ale mi to nie przeszkadza. To powiedziawszy, myślę, że następną ewolucją może być zamiana ATTiny 85 na coś takiego jak ESP8266, więc mogę skorzystać z kontrolera bezprzewodowego, ale zachowam też trochę ręcznego sterowania.

Bardzo ważne było dla mnie, aby światło było aktywne, ale nie rozpraszało, więc w trybie białym trochę koloru powoli pojawia się w losowym punkcie lampy, a następnie równie powoli znika. Ważne było, aby nie przykuło to uwagi, ale za każdym razem, gdy spojrzysz na lampę, będzie trochę inaczej.

Kieszonkowe dzieci

Kostka wykonana jest z 3mm matowej, opalizującej blachy akrylowej. Oszukałem i zamówiłem wstępnie pocięty na kwadraty o odpowiednim rozmiarze do tego, co chciałem, dodałem kilka dodatkowych do zamówienia na wypadek, gdyby popełniłem błąd (zrobiłem) Pierwsze kilka, które zrobiłem, użyłem tensolu 12, aby je połączyć. Działa bardzo dobrze, ale nie jest przyjemny w użyciu, zrobiłem ten tutaj za pomocą żywicy epoksydowej Gorilla. Wiązanie nie jest tak silne jak tinsol 12, ale powinno być wystarczająco mocne bez naprawdę nieprzyjemnych oparów.

Diody LED to SK6812 to opcja RGBWW (ciepła biel).

Mikrokontroler to ATTiny 85

Kontroler dotykowy to MTCH101

Istnieje kilka elementów pasywnych:

• Kondensatory 13X 0603 0.1uf
• Rezystory 2X 4,7 k 0603
• Rezystory 2X 10k 0603
• 1X 470 omów 0603 rezystor
• Kondensator 1X 1000 uf

Chociaż byłoby możliwe zrobienie tego na ProtoBoard z płytkami PCB, jest to tanie i coś, na czym chciałem się oprzeć.

Stary kabel USB do wycięcia na kabel zasilający

Gorący klej służy do przytrzymywania PCB w produkcie końcowym, a trochę silikonowego uszczelniacza umożliwia przyklejenie dna kostki. Oba gorące kleje są silikonowe i dobrze przyklejają się do akrylu, ale żaden z nich nie jest bardzo dobry. To tworzy więź, która jest wystarczająco silna, aby utrzymać to wszystko w miejscu, ale tak silna, że nie można jej później rozerwać, jeśli zajdzie taka potrzeba.

200mm drutu miedzianego emaliowanego 0,31mm. (możesz tutaj użyć prawie dowolnego drutu, o ile nie jest on zbyt duży, aby tworzył cień wewnątrz kostki)

Mikrokontroler

Powiedziałem to już wcześniej i powiem to jeszcze raz. Bardzo podoba mi się mikrokontroler ATTiny 85. Są tanie, łatwe w obsłudze, łatwe do zaprogramowania i wydają się praktycznie niezniszczalne.

Więc oczywiście użyłem jednego do tego projektu. Kod, który uruchamia, jest dość prosty. Przerwanie jest podłączone do czujnika dotykowego, gdy pin jest wyciągnięty w dół ISR dodaje 1 do licznika. Pętla główna uruchamia następnie pętlę podrzędną, która odpowiada numerowi licznika. W ten sposób możesz dodawać lub usuwać animacje za pomocą kilku linijek kodu.

Mam ten kod działający na ATTiny85 od około 8 miesięcy bez żadnych problemów.

Krok 1: Narzędzia i materiały eksploatacyjne

Możliwe jest ręczne lutowanie wszystkich komponentów, ale SK2612 są dość czułe. Zabiłem ich sporo, zanim znalazłem w Lidlu mini piekarnik, który przerobiłem na piec rozpływowy.

Do wycięcia wszystkich krawędzi akrylu użyłem frezarki górnowrzecionowej i frezu do fazowania pod kątem 45 stopni. Możesz to pominąć i mieć kwadratowe połączenia z kostką lub drukiem 3D.

Inne używane narzędzia to:

• Pistolet na gorący klej
• Lutownica
• Nóż o małym kształcie
• Taśma maskująca
• Niektóre podstawowe narzędzia ręczne. nożyce i małe stosy.
• Arduino Uno lub podobny plus płytka stykowa i przewody połączeniowe do wgrywania kodu do ATTiny85
• Brzeszczot
• Pasta lutownicza
• Lutować

• Multimetr

Krok 2: Cięcie akrylu

Trudno było znaleźć niezawodną metodę cięcia pod kątem 45 stopni na krawędziach akrylu. Myślę, że ustawienie piły stołowej pod odpowiednim kątem byłoby o wiele łatwiejsze, ale niestety mam tylko router, więc tutaj co zrobiłem.

Użyłem kawałka kawałka drewna z prostą krawędzią przytwierdzoną do mojego stołu roboczego, aby zrobić przyrząd. Prosta krawędź jest bardzo ważna, ponieważ łożysko frezu do fazowania będzie się po niej toczyć. Jest to wtedy przypadek przyklejenia kawałka arkusza akrylowego wokół kawałka, pod który chciałem wyciąć kąt, aby utrzymać go nieruchomo i uzyskać odpowiednią wysokość dna routera.

Miałem pistolet do gorącego kleju i gorący, kiedy robiłem ten, więc postanowiłem użyć gorącego kleju, aby przykleić elementy podporowe na miejscu. Normalnie użyłbym dwustronnej taśmy klejącej. Obie opcje działają dobrze.

Następnie trochę prób i błędów, aby ustawić router na dokładnie odpowiedniej wysokości, za wysoko i zostawi kwadratową krawędź na akrylu, za nisko i będzie za dużo schodzić

Używając małej taśmy maskującej, aby upewnić się, że nic nie może się poruszyć, pozwól routerowi rozkręcić się z dużą prędkością i płynnie poprowadź router wzdłuż krawędzi akrylu, obróć element i powtarzaj, aż wszystkie 6 wyciąć z krawędzią pod kątem 45 stopni na wszystkich 4 krawędzie (5 sztuk i 3 krawędzie jeśli chcesz w coś zamontować kostkę)

Krok 3: Tworzenie kostki

Po wycięciu całego akrylu formowanie kostki jest proste, ale dawka wymaga trochę uwagi na szczegóły.

Najpierw weź kawałek taśmy maskującej, z 2 kawałkami na końcach, aby ją przytrzymać, prosto i ciasno. Ustaw go kilka milimetrów od i równolegle do prostej krawędzi, lepką stroną skierowaną do góry. Taśma utrzyma wszystko razem, dopóki żywica epoksydowa nie stwardnieje, więc nałożyłem dwa kawałki, aby zapewnić ładny, równomierny nacisk. Użyłem mojego silikonowego matu jako mojej prostej krawędzi, ale linijka działałaby równie dobrze, a może lepiej.

Następnie zdejmij folię ochronną z akrylu i umieść jeden z kwadratów w kierunku jednego końca taśmy, upewniając się, że dokładnie przylega do prostej krawędzi, a kąt 45 stopni jest nachylony w dół. Następnie umieść drugi kwadrat obok pierwszego, upewniając się, że krawędzie się stykają, a góra przylega do prostej krawędzi. Powtórz dla trzeciego i czwartego kwadratu.

Kiedy będziesz zadowolony, że wszyscy siedzą, odwróć wszystko i przytnij taśmę na jednym końcu, aby nie przechodziła poza koniec akrylu. Teraz powinieneś być w stanie złożyć to wszystko razem i uformować zgrabne pudełko. Dla ostatecznego wykończenia ważne jest, aby górna część pudełka była jak najbardziej zbliżona do ideału, niewielkie odchylenie na dole można zeszlifować i później ukryć.

Jeśli jesteś zadowolony, że wszystko pasuje tak, jak powinno, czas to naprawić. Otwórz kostkę i połóż na płasko, gotowy do wyboru kleju. Używałem Tinsol 12 w przeszłości. Jest przeznaczony do wiązania akrylu i bardzo dobrze go dozuje, jednak jest nieprzyjemny w pracy i wymaga schłodzenia przed użyciem. Polecam również używanie go na zewnątrz w wietrzny dzień i pozostawienie sklejonych części na zewnątrz lub w szopie na co najmniej 24 godziny.

Krystalicznie przezroczysta dwuskładnikowa żywica epoksydowa działa dobrze, jest o wiele przyjemniejsza i bardziej wyrozumiała. Nadal musisz korzystać z dobrze wentylowanego miejsca do pracy, ale nie zauważyłem żadnych oparów pracujących przy otwartym oknie. Jego więź nie jest tak silna jak Tinsol12, ale chyba że planujesz zagłaskać kostkę, powinna być wystarczająco silna.

Zmieszałem trochę żywicy epoksydowej z gorylem na starej płycie CD i użyłem końcówki bambusowej giermka, aby nałożyć cienką warstwę wzdłuż jednej z krawędzi wszystkich kwadratów, w których miały się spotkać. Unikaj używania zbyt dużej ilości, ponieważ może się to wydać.

Przepraszam, że nie dostałem żadnych zdjęć tego etapu, ponieważ dość szybko został ustawiony.

Gdy klej znajdzie się na swoim miejscu, złóż kwadraty do góry, aby ponownie uformować pudełko i użyj wystającego kawałka taśmy maskującej, aby połączyć wszystko razem.

Po około 5 minutach, jeśli poczujesz się wystarczająco mocny, aby usunąć taśmę. Lubię usuwać taśmę tak szybko, jak to możliwe, na wypadek, gdyby część żywicy epoksydowej wypłynęła. Po całkowitym sklejeniu znacznie trudniej jest uzyskać taśmę.

Krok 4: Czujnik dotyku

W wersji Mk1 kostki zastosowano czujnik drgań. Działało to dobrze, ale nie było idealne, ponieważ aktywowanie go tylko raz może być trudne, zwłaszcza jeśli podniosłem go, aby zmienić tryb, a następnie odłożyłem go trochę za szybko. Projekt tak naprawdę nie pozwala na umieszczenie przycisku w dowolnym miejscu, więc jedyną logiczną rzeczą było użycie sterowania dotykowego.

MTCH101 wydawał się idealnym chipem do tego zadania.

Ponieważ jest to czujnik pojemnościowy, nie ma potrzeby bezpośredniego kontaktu z niczym, więc wziąłem to, co stanie się pokrywą kostki, usunąłem warstwę ochronną od wewnątrz, a następnie ułożyłem wokół wnętrza emaliowany drut miedziany 0,31 mm, otworem go na miejscu za pomocą taśma maskująca przed zmieszaniem odrobiny Gorilla Epoxy, aby utrzymać ją na stałe. Upewnij się, że pozostawiłeś wystarczająco dużo ogona, aby dostać się do płytki drukowanej.

Pin MTCH101 Detect Output jest aktywny-niski, więc dotykowy przełącznik między 5 V a dodatkową podkładką działałby również w pobliżu pinu 7, aby zmienić tryb kostki

Po utwardzeniu żywicy, górną część sześcianu można przymocować do ciała za pomocą nieco większej ilości żywicy epoksydowej.

Krok 5: PCB i lutowanie

Zawsze wyobrażałem sobie, że płytki PCB są czymś zarezerwowanym dla tych, którzy posiadają głębokie zrozumienie elektroniki, które przekazywane było przez wiele lat. Okazuje się, że zaprojektowanie własnych desek i ich profesjonalne wykonanie jest naprawdę łatwe i niedrogie.

Nie będę tutaj zagłębiał się w ten proces, ponieważ wymaga on sporej ilości szczegółów, które inni wykonali znacznie lepiej, niż ja. Ale podstawowe kroki to:

Zbuduj swój obwód na płytce do chleba, aby go przetestować. Rozłóż wszystkie elementy na schemacie Przekształć schemat w płytkę PCB, Umieść wszystkie elementy tak, jak chcesz i utwórz połączenia. Złóż zamówienie

Najtrudniejszą częścią procesu jest oczekiwanie na przybycie Twoich tablic.

Użyłem JLCPCB. Całkowity koszt 10 desek wyniósł nieco mniej niż 10 funtów, a dotarcie na miejsce zajęło nieco ponad tydzień. Nie mam z czym porównać jakości, ale wydają się naprawdę ładne.

Chciałem mieć możliwość wykonania większej wersji kostki, więc dodałem do płytki dodatkowe pierścienie padów LED. Diody LED mogę przylutować na dowolnym z 3 pierścieni lub odciąć je dla mniejszych projektów. JLCPCB pobiera tę samą cenę za płytę o dowolnym rozmiarze do 100 mm x 100 mm.

Lutowanie

Możliwe jest ręczne lutowanie wszystkich elementów. Kondensatory i rezystory 0603 są małe, ale wytrzymałe, więc przy odrobinie wprawy da się to zrobić z łatwością. To samo dotyczy układu MTCH101. Problem, jaki miałem, to diody LED SK2812, są wystarczająco duże, aby można je było lutować ręcznie, ale uważam, że są trochę zbyt wrażliwe na ciepło. Chyba zabiłem co najmniej 10, zanim zdecydowałem się zainwestować w coś przeznaczonego do części SMD.

Nie byłam pewna, jaka będzie najlepsza droga, ale moja decyzja została podjęta, gdy znalazłam mini piekarnik na sprzedaż w Lidlu. Chociaż nie jest to idealny piekarnik do ponownego napełniania, jest wystarczająco dobry dla moich potrzeb, a po kilku modyfikacjach w celu dokładniejszej kontroli temperatury nie zabija diod LED.

Znowu proces przekształcania tostera lub mini piekarnika w piec rozpływowy jest trochę poza zakresem tego trudnego do zrealizowania, ale istnieje wiele informacji, jeśli chcesz zrobić coś podobnego.

Stromy wymagane do ponownego wlania PCB to:

Szybko wyczyść płytkę PCB alkoholem, aby usunąć tłuszcz, który może uniemożliwić prawidłowe przywieranie lutowia. Nałóż pastę lutowniczą na pady na płytce drukowanej, a następnie nałóż komponenty. Włóż deskę do piekarnika i ponownie rozlej.

Po ostygnięciu płytki można ręcznie wlutować przewlekany uchwyt IC i duży kondensator.

Tym razem nie zainstalowałem kondensatora 1000uf, ponieważ światło będzie używane tylko przeze mnie i nie będzie się często włączać i wyłączać. Tworzy również cień wewnątrz sześcianu, gdy diody LED robią swoje.

Kondensator 1000uf ma na celu uchronienie diod LED i mikrokontrolera przed napływem prądu. Polecam go zainstalować, ale jest to nieco opcjonalne, jeśli uważasz na to, do czego go podłączasz. Po więcej informacji na ten temat polecam lekturę Adafruit NeoPixel Überguide

learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberg…

Krok 6: Kod

Prześlij kod do AtTiny85.

Oto świetny przewodnik, jak to zrobić!

www.instructables.com/id/Program-an-ATtiny-with-Arduino/

Następnie umieść ATTiny w gnieździe IC na płytce drukowanej

Krok 7: Złóż wszystko razem

Na spodzie płytki znajduje się pojedynczy opornik plus nóżki od IC i kondensatora trochę odstają. Użyłem narzędzia Dremel, aby wyrzeźbić kilka wgłębień w dolnym kawałku akrylu, aby płytka mogła leżeć płasko.

Kiedy Dremel nie był dostępny, wywierciłem również mały otwór w boku kostki pośrodku około 6 mm w górę na kabel zasilający i przepchnąłem go przed zdjęciem przewodów i ocynowaniem. Wiele kabli USB ma linie danych, użyj multimetru, aby dowiedzieć się, który jest w razie potrzeby.

Użyj małej kropelki gorącego kleju, aby przytrzymać płytkę drukowaną (uznałem, że gorący klej jest pomysłem, ponieważ tworzy silne trzymanie, ale można go usunąć w razie potrzeby) i przylutuj do niego przewody zasilające. Użyłem trochę gorącego kleju, aby uzyskać dodatkowe wsparcie.

Następnym krokiem jest przylutowanie przewodu czujnika do podkładki czujnika.

Przed przymocowaniem dna do kostki dobrym pomysłem jest wykonanie kilku testów, aby upewnić się, że wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami.

Jeśli wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami, ostatnim krokiem jest przyklejenie dna kostki na swoim miejscu. Zwykle używam do tego szczeliwa silikonowego, ponieważ znowu dobrze się trzyma, ale w razie potrzeby można go usunąć.

Podłącz i ciesz się

Krok 8: Inne opcje i końcowe myśli

W czasie, gdy to ewoluowało, wymyśliłem kilka odmian. Jednym z nich jest drewniana podstawa z akrylową kostką na wierzchu. Druga to drewniana rama z diodami LED z tyłu, a także wersja długa z taśmą LED. Obecnie pracuję również nad zegarem o podobnej konstrukcji.

Mówią, że z tyłu jest zawsze rok 2020 i jest kilka rzeczy, które mogę zrobić inaczej, jeśli zdecyduję się na MkIII

Pierwszym z nich jest zmiana na 0805 pasywów. 0603 są w porządku, ale jest wystarczająco dużo miejsca na mniejsze, większe elementy i w razie potrzeby można je nieco łatwiej przerobić.

Zastanawiałem się również nad dodaniem dodatkowej diody LED, aby uzyskać wizualne informacje zwrotne dotyczące stanu czujnika. MTCH101 jest w stanie spłynąć do 20 mA, więc dioda led z rezystorem o wysokiej wartości nie stanowiłaby problemu podłączonego bezpośrednio do pinu 4 układu.

Myślę, że dodałbym również podkładki do innych pierścieni PCB, aby można je było wykorzystać do innych projektów, jeśli zostaną odcięte. A także kilka padów do wykorzystania PCB z zewnętrznymi paskami lub pierścieniami LED.

Mam nadzieję, że podobało ci się to nieustępliwe.